В машинах, предназначенных для производства транспортно-грузовых операций, канаты или цепи являются ответственной составной частью. От правильности выбора конструкции, навески и эксплуатации каната или цепи во многом зависит безопасность обслуживающего персонала и срок службы каната.
В качестве гибких подъемных органов используются следующие: а) стальные проволочные канаты; б) сварные короткозвенные цепи; в) пластинчатые цепи; г) пеньковые или хлопчатобумажные канаты (разрешено употреблять только в качестве чалочных).
Стальные проволочные канаты применяются в качестве грузовых, стреловых, вантовых и чалочных. В качестве грузовых применяются у лебедок, тельферов, кранов всех систем, строительных подъемников, лифтов и т. д.; в качестве стреловых применяются у стреловых кранов всех систем. В качестве вантовых у мачтовых подъемников, у кранов-дерриков, у кранов-укосин; как чалочные — в виде стропов и других устройств, предназначенных для подвеса груза к крюку подъемного устройства.
Выбор канатов производится в соответствии с действующим ГОСТ «Канаты стальные».
В соответствии с условиями эксплуатации канатов в подъемно-транспортных машинах, механизмах и различного рода сооружениях их подразделяют на поддерживающие, несущие, тяговые, подъемные и счалочные.
Поддерживающие канаты предназначены для подвески мостов, расчалки мачт, труб и т. д. Эти канаты работают на растяжение, поэтому показатели прочности для них имеют решающее значение, гибкость же, не имея существенного значения, может быть минимальной.
В качестве поддерживающих канатов необходимо применять цельнометаллические. Применять канаты с органическим сердечником не рекомендуется, так как вытяжка их вследствие усадки сердечников отрицательно сказывается на надежности работы, установки.
Несущие канаты применяются в качестве опоры для движущихся вагонеток. Их эксплуатация связана со значительным изгибом и натяжением под катками вагонеток. В качестве несущих канатов рекомендуется применять цельнометаллические канаты закрытой конструкции, которые имеют плотное строение и более или менее ровную поверхность.
Тяговые канаты применяются на подвесных канатных дорогах, на экскаваторах и т. д. Их эксплуатация связана со значительным поверхностным истиранием и изгибом при работе на блоках. Поэтому в качестве тяговых канатов рекомендуется применять канаты с различным диаметром проволок и с органическим сердечником. При этом внешние повивы в прядях тяговых канатов должны иметь более толстые проволоки, чем внутренние.
Подъемные канаты предназначены для работы на кранах, тельферах, лебедках и подъемниках. Они работают с неравномерной скоростью движения и подвергаются при работе сложному виду деформации — растяжению и изгибу. Динамические нагрузки в канатах этого вида могут Достигать 25—30% от статических. В качестве подъемных канатов применяются кругло- прядные канаты с органическими сердечниками (кроме горячих .цехов).
На подавляющем большинстве грузоподъемных машин со свободным подвесом груза употребляются канаты крестовой свивки. Канаты односторонней свивки имеют значительно больший срок службы (в 1,5- 2 раза), чем канаты крестовой свивки, однако вследствие неуравновешенных внутренних напряжений канаты стремятся к самораскручиванию, а поэтому обычно применяются только для механизмов подъема, имеющих жесткие направляющие для подъема груза (бремсберги, лифты и т. д.).
Коэффициент трения между канатом и шкивом при односторонней свивке значительно возрастает (при односторонней свивке этот коэффициент равен 0,3, для канатов крестовой свивки—0,11). Это имеет исключительно важное значение для подъемных устройств с канатоведущими шкивами.
Для подъема людей разрешено применять лишь канаты марки В (высшего сорта), для остальных грузоподъемных и транспортных машин канаты марки I (первого сорта) и для вспомогательных целей разрешено употреблять канаты марки II (второго сорта).
Канаты счалочные применяются для устройства стропов, для обвязок, в качестве буксировочных, швартовых и т. д. Эти канаты работают на растяжение и изгиб, в связи с чем они должны обладать большой гибкостью, так как часто возникает необходимость вязать узлы, делать сросты и заплетать петли. Для этих целей рекомендуется применять шести- и восьмипрядные канаты с многими органическими сердечниками.
Приемка, хранение и обращение с канатами. На заводе-изготовителе канаты должны быть подвергнуты наружному осмотру и обмеру, проверке механических свойств проволок и т. п. В соответствии с результатами этих испытании составляется акт-сертификат.
Канаты диаметром до 30 мм при максимальном весе 700 кг могут сдаваться в бухтах, прочно перевязанных в 4—6 местах. Канаты диаметром более 30 мм, а также канаты весом более 700 кг должны наматываться на барабаны. Кроме того, независимо от веса и диаметра, должны наматываться на барабаны: а) канаты, предназначенные для подъема и спуска людей; б) канаты односторонней свивки, многопрядные и фасоннопрядные.
Каждая бухта или барабан должны быть снабжены ярлыком с указанием завода-изготовителя, заводского номера, условного обозначения, длины, веса брутто каната и даты изготовления. На ярлыке ставится клеймо ОТК завода-изготовителя.
При наружном осмотре каната необходимо обратить внимание на следующее:
1) нет ли некруглостей у каната; такой канат будет иметь в работе неравномерный износ, что вызовет его быстрый выход из строя.
2) нет ли выступающих прядей за габарит каната; в эксплуатации такой канат также окажется ненадежным;
3) нет ли проволок, которые выступают из габарита каната.
При наличии любого из перечисленных недостатков канат нельзя допускать к эксплуатации, особенно в качестве грузового.
Вследствие неправильного хранения и неумелого обращения возможны следующие дефекты, резко снижающие надежность работы канатов:
Коррозия. Наличие даже небольших следов коррозии резко сокращает срок службы каната. Надежным средством предохранения каната от появления коррозии является хорошая смазка, которая также уменьшает трение как между отдельными проволоками, так и между барабаном и шкивом.
По данным «Оргтехсмазки» натуральный березовый деготь является весьма хорошим смазывающим веществом для канатов. В настоящее время для смазки канатов Союзнефтеторгом выпущены специальные канатные мази, основой которых является технический вазелин.
След колыш к и. Колышкой называется перегиб каната на 360°, образующийся при его вытягивании после образования случайной петли. Вследствие остаточных деформации проволок колышка не поддается исправлению, нарушает форму каната и создает опасность разрыва его.
Для того чтобы избежать образования колышек, размотку каната с бухты и исходную укладку его в одну линию на полу перед навеской нужно выполнять так, чтобы канат не запутывался в петли и не имел резких перегибов.
Концы стального каната должны закрепляться надежным способом, предохраняющим канаты от перетирания или заедания (рис. 107а).
Рис. 107а. Способы крепления концов каната: а) крепление сжимами; б) крепление, каната па барабане планками и накладками с болтами. |
После смены грузовых (стреловых) канатов н цепей у всех крапов и подъемных механизмов производится испытание их трутом, на 10% превышающим предельную рабочую нагрузку. Это испытание производится администрацией предприятия.
Если количество обрывов проволок на длине одного шага свивки каната еще не достигло соответствующего количества, указанного в таблицах, но значительно по величине (50% нормы), а также если канат имеет большой поверхностный износ проволок без обрывов, то его можно допустить к работе при условии тщательного наблюдения за его состоянием при периодических, осмотрах, с записью результатов в журнал осмотров, но лишь при поверхностном износе, не превышающем 20% от первоначального диаметра внешних проволок.
Сварные короткозвенные цепи с овальным звеньями применяются в качестве грузовых цепей главным образом в простейших подъемных механизмах (блоки, тали, лебедки, ручные крапы и т. п.). Длиннозвенных ценен для этой цели применять нельзя, так как при огибании блока или барабана неизбежны значительные изгибающие усилия.
Сварные цепи нашли широкое применение в качестве чалочиых (обвязочных) цепей. В качестве чалочных разрешено применять и длиннозвенные цепи.
При наличии у подъемного механизма гладких барабанов или блоков разрешено применять некалиброванные цепи. Если же цепь работает на звездочке, на барабане или блоке с ячейками, то разрешается применять только калиброванную цепь. Сварные калиброванные и некалиброванные цепи, применяемые в грузоподъемных механизмах, испытываются в индивидуальном порядке на всю длину, не реже одного раза в год. Чалочные цепи испытываются не реже чем через 6 месяцев на двойную от грузоподъемности нагрузку.
Сращивание цепей при разрыве и замене новыми негодных звеньев допускается, но сращивание должно производиться путем вварки новых звеньев или при помощи специальных соединительных звеньев. После сращивания цепь должна быть испытана нагрузкой, вдвое превышающей допустимую рабочую нагрузку.
Проверочный расчет цепей ведется так же, как и расчет стальных проволочных канатов. При расчете следует иметь в виду, что коэффициент запаса прочности грузовых цепей как калиброванных, так и некалиброванных должен быть: у ручных кранов и подъемных механизмов не менее 3; у кранов и подъемных механизмов с машинным приводом не менее 6.
Коэффициент запаса прочности сварных грузовых калиброванных цепей, работающих на звездочке, должен быть: у ручных кранов' и ручных стационарных подъемных механизмов не менее 3; у кранов и подъемных механизмов с машинным приводом не менее 8.
Диаметр барабана и всех блоков, огибаемых как калиброванной, так и некалиброванной цепью, должен быть: в ручных кранах и подъемных механизмах не менее 20-кратного диаметра стали звена цепи; в кранах и подъемных механизмах с машинным приводом не менее 30-кратного диаметра стали звена цепи.
Звездочка для калиброванных цепей должна иметь не менее 5 зубцов, причем шаг звездочки должен соответствовать шагу цепи.
В качестве грузовых и чалочных цепей могут применяться лишь те цепи, которые снабжены соответствующими сертификатами заводов-изготовителей или проверенные в испытательных лабораториях.
В процессе эксплуатации обрывы цепей обычно происходят вследствие перегрузки во время работы или при испытании, не проваров при изготовлении, естественного износа звеньев, удлинения звеньев калиброванной цепи при работе на звездочке.
Если при осмотре обнаружатся трещины или непровары, то звенья должны быть заменены новыми. При износе звена цепи более 10% по диаметру прутка, цепь необходимо проверить расчетом и в зависимости от результата снизить грузоподъемность или заменить новой цепью. Если у калиброванной цепи, работающей на звездочку, в процессе эксплуатации обнаружатся рывки, то в этом случае цепь подлежит замене.
Пластинчатые цепи. В качестве грузовых цепей разрешается употреблять пластинчатые цепи Галля.
По действующим правилам грузовые пластинчатые цепи должны отвечать требованиям Общесоюзного стандарта «Цепи грузовые пластинчатые Галля» и иметь коэффициент запаса прочности не менее 5. Звездочки для этих цепей должны иметь не менее 8 зубцов, причем шаг звездочки должен соответствовать шагу цепи.
Пеньковые и хлопчатобумажные канаты. Пеньковые канаты в качестве чалочиых допускаются к применению те, которые значатся как «обыкновенные» или «приводные» в действующем общесоюзном стандарте.
Канаты хлопчатобумажные допускаются лишь первого сорта, обозначенные в Общесоюзном стандарте как «канаты хлопчатобумажные приводные».
В кранах и подъемных механизмах с машинным приводом применение в качестве грузовых пеньковых и хлопчатобумажных канатов не допускается.
Пеньковые и хлопчатобумажные канаты должны рассчитываться на растяжение по полному (без учета пустот между прядями) сечению, причем условное напряжение материала не должно превышать 1 кг/мм2 для грузовых канатов и 0,5 кг/мм2 для чалочных канатов; в последнем случае, как и для остальных канатов, при расчете должны быть учтены как число ветвей каната, на котором подвешен груз, так и угол наклона к вертикали.
Диаметр барабана и всех огибаемых канатом блоков должен быть не менее десятикратного диаметра каната за исключением полиспастов, у которых диаметр блоков может допускаться равным семикратному диаметру каната.
В случае применения смольных канатов напряжение растяжению во всех случаях требуется снижать на 10%, так как смола действует на канат отрицательно (содержащиеся в смоле кислоты разъедают волокна пеньки).
И качестве грузовых и чалочиых канатов могут применяться пеньковые и хлопчатобумажные канаты только снабженные соответствующими свидетельствами заводов-изготовителей или проверенные в испытательных лабораториях.